Vaccini morti per lo più realizzati con sostanze chimiche tossiche

Lotta contro le malattie infettive: i vaccini dovrebbero ora essere prodotti senza sostanze chimiche

La produzione di vaccini vitali utilizza spesso sostanze chimiche tossiche. Tuttavia, i ricercatori tedeschi hanno ora sviluppato una nuova tecnologia che utilizza invece fasci di elettroni. Questo metodo consente per la prima volta di produrre vaccini morti privi di sostanze chimiche, veloci e riproducibili.

Protezione contro le malattie infettive

Le vaccinazioni sono un rimedio molto efficace per varie malattie infettive. Ma è ancora un compito difficile produrre vaccini. Perché con i vaccini morti, i patogeni devono essere uccisi senza modificare la loro struttura. Questo di solito è fatto con prodotti chimici tossici. Una nuova tecnologia dei ricercatori della Fraunhofer-Gesellschaft utilizza invece fasci di elettroni e, per la prima volta, consente di produrre vaccini morti senza prodotti chimici, in modo rapido e riproducibile.

I ricercatori tedeschi hanno sviluppato una nuova tecnologia che rende possibile la produzione di vaccini in futuro senza l'uso di sostanze chimiche tossiche. (Immagine: arcyto / fotolia.com)

I vaccini innescano una risposta immunitaria del corpo

Quali vaccinazioni sono raccomandate è determinato in Germania dalla Standing Vaccination Commission (STIKO) presso il Robert Koch Institute (RKI).

La vaccinazione contro la poliomielite, la difterite, la pertosse e il tetano fanno parte del programma standard del pediatra da decenni.

Come spiega la Fraunhofer-Gesellschaft in una dichiarazione, molti vaccini sono vaccini morti - i patogeni in essi sono stati quindi uccisi e quindi non possono più danneggiare il corpo del paziente.

Tuttavia, innescano una risposta immunitaria: il corpo le riconosce come estranee e avvia la reazione immunitaria formando anticorpi appropriati e proteggendosi dalla malattia.

Resti di sostanze chimiche tossiche rimangono nel vaccino

Per produrre i vaccini, i patogeni vengono allevati in gran numero e poi uccisi da sostanze chimiche. La maggior parte della formaldeide tossica è qui usata - fortemente diluita, in modo da non danneggiare gli esseri umani più tardi nella vaccinazione.

Tuttavia, la bassa concentrazione porta anche degli svantaggi: il veleno di solito deve agire sui patogeni per diversi giorni o settimane, il che ha un effetto sfavorevole sulla struttura dei patogeni e sulla riproducibilità della produzione di vaccini.

Se le cose devono essere fatte rapidamente, come nel caso del vaccino antinfluenzale, è possibile ricorrere a dosi più elevate di formaldeide. Qui, tuttavia, deve seguire una filtrazione complessa. Tuttavia, i residui delle sostanze chimiche tossiche rimangono nel vaccino.

I fasci di elettroni uccidono gli agenti patogeni

Secondo l'Istituto Fraunhofer, le aziende farmaceutiche saranno in grado di produrre in futuro vaccini morti che non contengono residui di sostanze chimiche - e che, inoltre, in modo rapido e riproducibile.

Gli scienziati stanno vedendo un particolare potenziale nella produzione di vaccini che prima non potevano essere prodotti mediante inattivazione chimica.

Esperti degli Istituti Fraunhofer per la terapia cellulare e l'immunologia IZI, per la tecnologia di produzione e l'automazione IPA, per l'elettronica organica, la tecnologia a fascio di elettroni e al plasma FEP, nonché per l'ingegneria interfessionale e la biotecnologia IGB hanno sviluppato il processo corrispondente.

"Invece di inattivare i patogeni con sostanze chimiche, utilizziamo fasci di elettroni a bassa energia", spiega Martin Thoma, leader del gruppo presso Fraunhofer IPA.

Gli elettroni accelerati abbattono il DNA dei patogeni attraverso collisioni dirette o generano elettroni secondari, che a loro volta portano a rotture a doppio o singolo filamento.

Il DNA dei patogeni viene letteralmente distrutto dagli elettroni, mentre la struttura esterna del patogeno rimane intatta. Questo a sua volta è importante per innescare un'efficace protezione immunitaria.

Le tecniche sono state rinnovate

La sfida: gli elettroni non penetrano troppo in profondità nella sospensione con i patogeni - per una distribuzione della dose omogenea, il livello del liquido non dovrebbe essere superiore a 200 micron.

Le tecniche corrispondenti non esistevano finora, sono state recentemente sviluppate presso il Fraunhofer IPA.

Il primo metodo: un rotolo viene continuamente bagnato con la sospensione dell'agente patogeno, irradiato e quindi trasferito il liquido inattivato in un recipiente sterile. Quindi ci sono due serbatoi fluidi: uno con attivo e uno con agenti patogeni inattivi - collegati tramite la puleggia rotante.

"Questo è un processo continuo che può essere ottimizzato per la produzione di vaccini", spiega Thoma.

Il secondo approccio è particolarmente adatto per volumi più piccoli, come quelli utilizzati nella ricerca e nello sviluppo di vaccini. Qui, la soluzione con i patogeni è in sacchetti, che sono guidati da un processo brevettato dal fascio di elettroni.

La cooperazione era la base del progetto

Un simile progetto richiede competenze diverse, che coprono in modo ottimale i quattro istituti partecipanti. Tra le altre cose, i ricercatori del Fraunhofer IZI erano responsabili della coltivazione dei vari patogeni - ad esempio, uno per l'influenza aviaria e di cavallo.

"Inoltre, dopo l'irradiazione, insieme ai colleghi del Fraunhofer IGB, abbiamo esaminato se questi erano completamente inattivati ​​e quindi offrono una protezione efficace contro la vaccinazione", afferma il dott. Med. Sebastian Ulbert, Capo del Dipartimento presso Fraunhofer IZI e iniziatore del progetto.

Il know-how riguardante l'irradiazione elettronica è stato introdotto dagli scienziati di Fraunhofer FEP.

Hanno sviluppato un sistema che dosa precisamente gli elettroni a bassa energia - dopo tutto, il materiale genetico dei patogeni dovrebbe essere distrutto in modo affidabile, ma la loro struttura deve essere preservata in modo che il sistema immunitario umano possa formare gli anticorpi appropriati.

Il processo sta già funzionando, e non solo su scala di laboratorio:

"Nell'autunno 2018, abbiamo commissionato un centro di ricerca e test presso Fraunhofer IZI. Con il modulo continuo, ovvero il rotolo bagnato, possiamo attualmente produrre quattro litri di vaccino all'ora, "afferma Ulbert.

Questo è già molto vicino agli standard industriali: ad esempio, per alcuni vaccini, è possibile produrre un milione di dosi di vaccino da 15 litri di sospensione dell'eccitatore. I colloqui con i partner industriali sono già in corso.

Ci vorranno almeno altri due o quattro anni prima che i primi vaccini a fascio di elettroni entrino in studi clinici. (Ad)